(57)【要約】  本明細書における実施形態は、ガス採取用カテーテル、システムおよび関連方法を含む。一実施形態では、ガス採取用カテーテルが含まれる。カテーテルは、基端部と先端部とを有するカテーテルシャフトを含むことができ、カテーテルシャフトは、その内部に内腔を画定する。カテーテルは、カテーテルシャフトの外部とそれに隣接するカテーテルシャフトの内腔の先端部との流体連通をもたらすガス採取用ポートを含むことができる。カテーテルは、内腔と流体連通して配置されたセンサ要素を更に含むことができ、センサ要素は、ガス状試料の成分を検出するように構成される。センサ要素は、複数の別個の結合検出器を備える第１の測定領域を含むことができる。他の実施形態も本明細書に含まれる。
2019527365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部と先端部とを有するカテーテルシャフトであって、内部に内腔を画定する前記カテーテルシャフトと、
前記カテーテルシャフトの外部とそれに隣接する前記カテーテルシャフトの前記内腔の前記先端部との流体連通をもたらすガス採取用ポートと、
前記内腔と流体連通して配置されたセンサ要素であって、前記センサ要素がガス状試料の成分を検出するように構成され、複数の別個の結合検出器を備える第１の測定領域を備える前記センサ要素と
を備える、ガス採取用カテーテル。
【請求項２】
前記ガス採取用ポートと前記センサ要素との間の流体流路内に配置されたフィルタ要素を更に備える、請求項１に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項３】
前記フィルタ要素が、電界紡糸フィルタ媒体を含む、請求項２に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項４】
前記ガス採取用ポートと前記センサ要素との間の流体流路内に配置された多孔質膜を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項５】
前記ガス採取用ポートと流体連通するマニホールド構造を備え、前記マニホールド構造が複数のガス流路を画定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項６】
前記マニホールドの前記複数のガス流路と流体連通する複数のフィルタ要素を備える、請求項５に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項７】
前記マニホールドの前記複数のガス流路と流体連通する複数のセンサ要素を備える、請求項５に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項８】
前記カテーテルシャフトの前記内腔内に直列に配置された複数のセンサ要素を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項９】
前記カテーテルシャフトの前記内腔内に直列に配置された複数のフィルタ要素を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項１０】
前記カテーテルシャフト内腔の前記基端部と流体連通する真空発生器を更に備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項１１】
１つまたは複数の電子整合要素が、前記カテーテルシャフトに沿って配置される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項１２】
前記１つまたは複数の電子整合要素が、１つまたは複数のセンサ要素の位置を示す、請求項１１に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項１３】
前記ガス採取用カテーテルが使い捨てである、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項１４】
前記第１の測定領域が第１のガス流路の一部分を画定し、前記センサ要素が、前記第１の測定領域とは別の、第２の測定領域を更に備え、前記第２の測定領域が複数の別個の結合検出器を備え、前記第２の測定領域が前記第１のガス流路の外側に配置される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガス採取用カテーテル。
【請求項１５】
前記別個の結合検出器が各々、ＬＲＣ共振器回路を備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のガス採取用カテーテル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全ての指定国に対する出願人である米国国内企業ボストン  サイエンティフィック  サイムド，インコーポレイテッド（Ｂｏｓｔｏｎ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｓｃｉｍｅｄ，Ｉｎｃ．）ならびに全ての指定国に対する発明者である米国国民グレゴリー  Ｊ．シャーウッド（Ｇｒｅｇｏｒｙ  Ｊ．Ｓｈｅｒｗｏｏｄ）および米国国民ジャスティン  セオドア  ネルソン（Ｊｕｓｔｉｎ  Ｔｈｅｏｄｏｒｅ  Ｎｅｌｓｏｎ）の名義で２０１７年６月１３日にＰＣＴ国際特許出願として出願されているとともに、２０１６年６月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／３５０，３４５号明細書の優先権を主張するものであり、これらの内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本明細書における実施形態は、ガス採取用カテーテル、システムおよび関連方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
疾患の正確な発見は、臨床医が適切な治療的介入を行うことを可能にすることができる。更に、疾患の早期発見は、より良好な治療結果につながる可能性がある。疾患は、組織試料の分析、種々の体液の分析、診断スキャンなどを含む多くの異なる技術を用いて発見することができる。
【０００４】
いくつかの病態は、特定の化合物の産生の増加または減少をもたらす。そのように、ガス試料中のこれらの化合物または化合物のパターンの検出は、特定の病態の早期発見を可能にすることができる。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書における実施形態は、ガス採取用カテーテル、システムおよび関連方法を含む。一例では、ガス採取用カテーテルが含まれる。カテーテルは、基端部と先端部とを有するカテーテルシャフトを含むことができ、カテーテルシャフトは、内部に内腔を画定する。カテーテルはまた、カテーテルシャフトの外部とそれに隣接するカテーテルシャフトの内腔の先端部との流体連通をもたらすガス採取用ポートを含むことができる。カテーテルは、内腔と流体連通して配置されたセンサ要素を更に含むことができ、センサ要素は、ガス状試料の成分を検出するように構成される。センサ要素は、複数の別個の結合検出器を備える第１の測定領域を含むことができる。
【０００６】
加えて、いくつかの例において、ガス採取用カテーテルは、ガス採取用ポートとセンサ要素との間の流体流路内に配置されたフィルタ要素を更に含むことができる。加えて、フィルタ要素は、いくつかの例では、電界紡糸フィルタ媒体を含むことができる。これに加えて、または代替として、いくつかの実施形態では、ガス採取用カテーテルは、ガス採取用ポートとセンサ要素との間の流体流路内に配置された多孔質膜を含むことができる。いくつかの例において、多孔質膜は、延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を含むことができる。これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、カテーテルシャフトの先端部に隣接する位置においてカテーテルシャフトの外部とカテーテルシャフトの内腔との流体連通をもたらす第２のガス採取用ポートを更に含むことができる。
【０００７】
これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、ガス採取用ポートと流体連通するマニホールド構造を含むことができ、マニホールド構造は複数のガス流路を画定する。これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、マニホールドの複数のガス流路と流体連通する複数のフィルタ要素を含むことができる。これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、マニホールドの複数のガス流路と流体連通する複数のセンサ要素を含むことができる。これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、カテーテルシャフトの内腔内に直列に配置された複数のセンサ要素を含むことができる。これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、カテーテルシャフトの内腔内に直列に配置された複数のフィルタ要素を含むことができる。
【０００８】
これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、カテーテルシャフト内腔の基端部と流体連通する真空発生器を含むことができる。これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、真空発生器とカテーテルシャフト内腔との流体連通を制御するための弁を含むことができる。これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、カテーテルシャフトに沿って配置された１つまたは複数の電子整合要素を含むことができる。いくつかの例において、１つまたは複数の電子整合要素は、１つまたは複数のセンサ要素の位置を示す。これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、カテーテルシャフトの外部に沿って配置された１つまたは複数の外部印を含むことができる。いくつかの例において、１つまたは複数の外部印は、１つまたは複数のセンサ要素の位置を示す。これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、使い捨てとすることができる。
【０００９】
これに加えて、または代替として、ガス採取用カテーテルは、第１のガス流路の一部分を画定する第１の測定領域を含むことができ、センサ要素は、第１の測定領域とは別の、第２の測定領域を更に備え、第２の測定領域は複数の別個の結合検出器を備え、第２の測定領域は第１のガス流路の外側に配置される。いくつかの例において、別個の結合検出器は各々、ＬＲＣ共振器回路を備える。
【００１０】
いくつかの例において、センサ要素は、患者の外側に留まる位置における内腔内に配置される。いくつかの例において、センサ要素は、ガス採取用カテーテルの内腔と流体連通するハウジング内に配置される。いくつかの例において、センサ要素は、ガス試料が引き出されるときに患者の内側にある位置における内腔内に配置される。
【００１１】
一実施形態では、患者内のガスを採取するための機器が含まれる。機器は、内視鏡または気管支鏡または他の同様の装置などの装置を含むことができ、その装置は内腔を備える。機器は、装置の内腔内に配置されたガス採取用カテーテルを更に含むことができる。ガス採取用カテーテルは、基端部と先端部とを有するカテーテルシャフトを含むことができ、カテーテルシャフトは、内部に内腔を画定する。カテーテルは、カテーテルシャフトの外部とそれに隣接するカテーテルシャフトの内腔の先端部との流体連通をもたらすガス採取用ポートを更に含むことができる。カテーテルは、内腔内に配置されたセンサ要素を更に含むことができ、センサ要素は、ガス状試料の成分を検出するように構成される。センサ要素は、複数の別個の結合検出器を備える第１の測定領域を含むことができる。
【００１２】
一実施形態では、患者のガスを採取するための方法が含まれる。方法は、使い捨てのガス採取用カテーテルを患者に挿入し、患者の流体試料をガス採取用カテーテル内に引き込み、内腔内に配置されたセンサ要素に流体試料を接触させることを含むことができ、センサ要素はガス状試料の成分を検出するように構成される。センサ要素は、複数の別個の結合検出器を備える第１の測定領域を含むことができる。
【００１３】
これに加えて、または代替として、方法は、使い捨てのガス採取用カテーテルを患者から抜去することを更に含むことができる。これに加えて、または代替として、方法は、複数の別個の結合検出器からデータを収集することを更に含むことができる。これに加えて、または代替として、方法は、複数の別個の結合検出器からデータを無線で収集することを更に含むことができる。これに加えて、または代替として、データは、患者から使い捨てのガス採取用カテーテルを抜去する前に収集することができる。これに加えて、または代替として、データは、患者から使い捨てのガス採取用カテーテルを抜去した後に収集することができる。
【００１４】
本概要は、本出願の教示の一部の概説であり、本主題を排他的または網羅的に取り扱うことを意図するものではない。更なる詳細は、詳細な説明および添付の特許請求の範囲に見出される。他の態様は、以下の詳細な説明を読んで理解し、その一部を形成する図面を見ることで、当業者に明らかになり、詳細な説明および図面の各々は、限定的な意味で解釈されるべきではない。本明細書の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的等価物により定義される。
【００１５】
態様は、以下の図面との関連でより完全に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの概略図である。
【図２】図２は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの先端部分の概略図である。
【図３】図３は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの先端部分の概略図である。
【図４】図４は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの先端部分の概略図である。
【図５】図５は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの一部分内のガス流路を示す概略図である。
【図６】図６は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの一部分内のガス流路を示す概略図である。
【図７】図７は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの一部分内のガス流路を示す概略図である。
【図８】図８は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルのガス流路内の要素を示す概略図である。
【図９】図９は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルのガス流路内の要素を示す概略図である。
【図１０】図１０は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの要素を示す概略図である。
【図１１】図１１は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの要素を示す概略図である。
【図１２】図１２は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの要素を示す概略図である。
【図１３】図１３は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの要素を示す概略図である。
【図１４】図１４は、本明細書における種々の実施形態による測定領域の一部分の概略図である。
【図１５】図１５は、本明細書における種々の実施形態による受動センサ回路および読取回路の一部分が示された回路図である。
【図１６】図１６は、本明細書における種々の実施形態による、患者内のガスを採取するための機器の概略図である。
【図１７】図１７は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルシャフトの断面図である。
【図１８】図１８は、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルシャフトの断面図である。
【図１９】図１９は、本明細書における種々の実施形態による基端ハウジングの種々の構成要素の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態は、種々の修正および代替形態を受け入れる余地があるが、実施形態の詳細は、例および図面によって示されており、詳しく説明される。しかしながら、本明細書の範囲が、説明する特定の実施形態に限定されるものではないことを理解すべきである。逆に、本発明は、本明細書の趣旨および範囲内に含まれる修正、等価物、ならびに代替案を網羅するものである。
【００１８】
本明細書で説明する実施形態は、網羅的であること、または、以下の詳細な説明に開示される厳密な形態に本発明を限定することを意図するものではない。むしろ、実施形態は、当業者がこれらの原理および実践を評価し理解できるように選択され説明されている。
【００１９】
本明細書で述べる全ての刊行物および特許は、参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に開示する刊行物および特許は、それらの開示のためにのみ提供される。本明細書の内容は、本明細書に引用される刊行物および／または特許を含む、刊行物および／または特許に先行する権利を本発明者らが有さないことを認めるものと解釈されるべきではない。
【００２０】
上で説明したように、いくつかの病態は、特定の化合物の産生の増加または減少をもたらす。ガス試料中のこれらの化合物、またはかかる化合物のパターンの検出は、特定の病態の早期発見を可能にすることができる。しかしながら、検査のためにガス試料を得ることは困難である可能性がある。場合により、ガス試料が通過中に局所環境に曝されながら患者の解剖学的構造の異なる部分を通過しなければならない場合に、ガス試料の組成が変化して試料の診断的使用を妨げる可能性がある。
【００２１】
本明細書における実施形態は、ガス採取用カテーテル、ガス採取用カテーテルを含むシステム、および関連方法に関する。本明細書におけるガス採取用カテーテルは、分析の目的でガス試料を採取するために、患者の解剖学的構造に少なくとも部分的に導入することができる。種々の実施形態において、ガス採取用カテーテルは、カテーテルの内腔と流体連通して配置された１つまたは複数のセンサ要素を含むことができる。センサ要素は、ガス状試料の成分を検出するように構成することができる。いくつかの実施形態において、センサ要素は、ガス採取用カテーテル内に物理的に配置することができる。他の実施形態において、センサ要素は、カテーテルの外側にあるが、カテーテルの内腔と流体連通することができる。
【００２２】
ここで図１を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテル１００の概略図が示されている。カテーテル１００は、カテーテルシャフト１０６を含み、かつ基端部１０２と先端部１０４とを有する。カテーテルシャフトは、カテーテルシャフトを通るガス流路を画定することができる（この図には図示せず）。カテーテル１００は、基端部１０２に配置されたハウジング１１０（または基端ハウジング）を含むことができる。ハウジング１１０は、ハウジング１１０内のガス流路と流体連通することができる。カテーテル１００はまた、先端部１０４にガス採取用ポート１０８を含むことができる。
【００２３】
ここで図２を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの先端部分１１２の概略図が示されている。カテーテルの先端部分１１２は、ガス採取用ポート１０８として役立つ開口２０２を含むことができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、ガス採取用ポート１０８は、多数の開口を含むことができる。多数の開口は、同じガス流路と連通することができ、または別々のガス流路と流体連通することができる。ここで図３を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの先端部分１１２の概略図が示されている。この例において、ガス採取用ポート１０８は、第１の開口３０４と第２の開口３０６とを含む。ここで図４を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの先端部分１１２の概略図が示されている。この例において、ガス採取用ポート１０８は、４つの開口４０８を含む。図２〜図４の実施形態では、開口がカテーテルの最端部に配置されているが、開口を他の位置に配置できることが認識されるであろう。例えば、いくつかの実施形態において、開口の１つまたは複数は、カテーテルシャフトの側部に配置することができる。
【００２４】
場合により、カテーテルは、カテーテルを通る単一のガス流路を画定することができる。他の実施形態において、カテーテルは、多数の異なるガス流路を画定することができる。場合により、マニホールド構造などを通して、異なるガス流路を相互に接続することができる。ここで図５を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの一部分１１２内のガス流路の概略図が示されている。ガス採取用カテーテルは、第１の開口５０２と第２の開口５０４とを含むガス採取用ポート１０８を含むことができる。第１の開口５０２は、第１のガス流路５０６と流体連通することができる。第２の開口５０４は、第２のガス流路５０８と流体連通することができる。
【００２５】
ここで図６を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの一部分１１２内のガス流路の概略図が示されている。この例において、ガス採取用カテーテルは、ガス採取用開口１０８と単一開口６０２とを含むことができる。開口６０２は、マニホールド構造６０６と流体連通する合流ガス流６０４と流体連通することができる。マニホールド構造６０６は、ガス流路６０８と流体連通することができる。
【００２６】
ここで図７を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルの一部分１１２内のガス流路の概略図が示されている。この例において、ガス採取用ポート１０８は、カテーテルの端部に配置された第１の開口７０２と、カテーテルの側部に配置された第２の開口７０４とを含むことができる。この例において、第１の開口７０２と第２の開口７０４の両方は、互いに接続されて、共通のガス流路７０６と流体連通することができる。しかしながら、他の実施形態では、第１の開口７０２および第２の開口７０４が、別のガス流路と流体連通することができる。
【００２７】
ここで図８を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルのガス流路８００内の要素の概略図が示されている。この図において、ガス流路８００は、上流側８０２（ガス流入側）と下流側８０４（ガス流出側）とを含む。センサ要素８０８は、ガス流路８００内に配置することができる。センサ要素８０８は、カテーテルの内腔と流体連通して配置することができる。センサ要素８０８は、ガス状試料の成分を検出するように構成することができる。センサ要素は、複数の別個の結合検出器を備える第１の測定領域を含むことができる。センサ要素の態様については以下でより詳細に説明する。
【００２８】
ここで図９を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルのガス流路９００内の要素の概略図が示されている。多孔質膜９０２は、フィルタ要素９０４およびセンサ要素８０８と共にガス流路９００内に配置することができる。フィルタ要素９０４は、電界紡糸フィルタ媒体を含むことができる。例示的なフィルタ要素の更なる態様については以下でより詳細に説明する。多孔質膜９０２は、ガス採取用ポートとセンサ要素８０８との間の流体流路内に配置することができる。多孔質膜９０２は、延伸ポリテトラフルオロエチレン膜とすることができる。いくつかの実施形態において、ガス採取用カテーテルは、多孔質膜ではなくフィルタ要素を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガス採取用カテーテルは、フィルタ要素ではなく多孔質膜を含むことができる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、ガス採取用カテーテルは、互いに直列に配置された複数のセンサ要素を含むことができる。ここで図１０を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテル１０００の要素の概略図が示されている。カテーテルシャフト１００２は、内部に内腔を含むことができる。内腔は、ガス流路を画定することができる。いくつかの実施形態において、カテーテル１０００は、多孔質膜１００４とフィルタ要素１００６とを含むことができる。複数のセンサ要素１００８は、カテーテル１０００内に配置することができる。センサ要素１００８間に配置された一連の間隙１０１０によりセンサ要素１００８を分離することができる。しかしながら、他の実施形態では、センサ要素の間に間隙がない。いくつかの実施形態において、間隙は、ほとんど等しい大きさとすることができる。他の実施形態において、間隙のいくつかは、他の間隙よりも大きい。いくつかの実施形態において、先端部の方に近い間隙は、カテーテルの基端部の方に近い間隙よりも小さい。
【００３０】
いくつかの実施形態において、磁石または検出できる他の種類のマーカなどの、整合要素は、カテーテルシャフトに沿って配置される。例えば、カテーテルのセンサ要素が異なる装置により読み取られる（例えば、データを収集するために問い合わせされる）場合に、カテーテルが読取装置と適切に整合されることを確実にするために整合要素を使用することができる。センサ要素は、種々の方法で問い合わせされてもよい。いくつかの実施形態において、センサ要素は、無線周波数方法を使用するなど、無線手法を使用して評価されてもよい。他の実施形態において、センサ要素は、カテーテル上の電気接点を介するなど、読取装置との直接的な電気的接続を通じて問い合わせされてもよい。ここで図１１を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテル１０００の要素の概略図が示されている。カテーテルシャフト１００２は、内部に内腔を含むことができる。内腔は、ガス流路を画定することができる。いくつかの実施形態において、カテーテル１０００は、多孔質膜１００４とフィルタ要素１００６とを含むことができる。複数のセンサ要素１００８は、カテーテル１０００内に配置することができる。センサ要素１００８間に配置された一連の間隙１０１０によりセンサ要素１００８を分離することができる。カテーテル１０００は、整合要素１１０２を更に含むことができる。整合要素１１０２は、センサ要素１００８の位置と整合する。このようにして、整合要素１１０２の検出により、センサ要素からデータを収集する目的でのまたは他の目的でのセンサ要素の位置の検出が可能となる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、センサ要素の位置を示すためにカテーテルシャフト上に配置された印を使用することができる。ここで図１２を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテル１０００の要素の概略図が示されている。カテーテルシャフト１００２は、内部に内腔を含むことができる。内腔は、ガス流路を画定することができる。いくつかの実施形態において、カテーテル１０００は、多孔質膜１００４とフィルタ要素１００６とを含むことができる。複数のセンサ要素１００８は、カテーテル１０００内に配置することができる。センサ要素１００８間に配置された一連の間隙１０１０によりセンサ要素１００８を分離することができる。カテーテル１０００は、印１２０２を更に含むことができる。印１２０２は、カテーテルシャフト内のセンサ要素１００８の位置を示すためにセンサ要素１００８の少なくともいくつかと整合することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態において、多数のフィルタ要素は、カテーテル内に配置することができる。いくつかの実施形態において、フィルタ要素は、全て同じものとすることができる。他の実施形態において、フィルタ要素は、互いに異なるものとすることができる。いくつかの実施形態において、フィルタ要素は、ある特定の分子に対して多かれ少なかれ親和性を有し、それゆえ、ガス試料のいくつかの成分を（相対的に）濃縮するかまたはガス試料からある特定の成分を枯渇させることができる。ここで図１３を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテル１０００の要素の概略図が示されている。カテーテルシャフト１００２は、内部に内腔を含むことができる。内腔は、ガス流路を画定することができる。複数のフィルタ要素１００６は、カテーテル１０００内に配置することができる。複数のセンサ要素１００８もまた、カテーテル１０００内に配置することができる。センサ要素１００８間に配置された一連の間隙１０１０によりセンサ要素１００８を分離することができる。
【００３３】
フィルタ要素は、種々の材料で形成することができ、かつ種々の異なる構造的構成を有することができる。フィルタ要素は、ガス試料中の成分を吸着または吸収する材料を含むことができ、濾過済みガス試料を生成する。フィルタ要素材料（フィルタ媒体）は、限定されるものではないが、天然材料、合成材料、ポリマー、ガラス、金属、セラミックス、タンパク質、炭水化物、炭素などを含むことができる。フィルタ要素材料は、粒子、繊維、ウェブ、マトリックス、多孔質体などの形態であるものとすることができる。結合材料は、ある特定の種類の分子に対する親和性を有するフィルタ要素内に配置することができ、それらの分子をガス試料から選択的に枯渇させることを可能にする。いくつかの実施形態において、フィルタ構造は、電界紡糸工程により生成することができる。電界紡糸材料は、具体的には、電界紡糸ポリマー繊維を含むことができる。
【００３４】
本明細書におけるセンサ要素は、１つまたは複数の測定領域を含むことができる。各測定領域は、別個の結合検出器を含むことができる。ここで図１４を参照すると、本明細書における種々の実施形態による測定領域１４００の一部分の概略図が示されている。複数の別個の結合検出器１４０２は、測定領域１４００内に配置することができる。いくつかの実施形態において、別個の結合検出器は、検体に対する結合検出器の結合挙動または特異性に関して結合検出器が全て互いに異なる点において異種のものとすることができる。いくつかの実施形態において、いくつかの別個の結合検出器は、検証目的で複製することができるが、さもなければ、他の別個の結合検出器とは異種のものである。図１４の別個の結合検出器１４０２はグリッド状に整えられたボックスとして示されているが、別個の結合検出器が多くの異なる形状（限定されるものではないが、種々の多角形、円形、楕円形、不規則形などを含む）を呈することができ、そして、別個の結合検出器の群を多くの異なるパターン（限定されるものではないが、星形パターン、ジグザグパターン、放射状パターン、記号パターンなどを含む）に配設できることが認識されるであろう。
【００３５】
いくつかの実施形態において、測定領域の長さ１４１２および幅１４１４にわたる特定の別個の結合検出器１４０２の順序は、実質的にランダムな順序とすることができる。他の実施形態において、順序は、特定の順序とすることができる。例えば、いくつかの実施形態において、測定領域では、より低い分子量を有する検体用の特定の別個の結合検出器１４０２が、流入ガス流のより近くに位置する、より高い分子量を有する検体用の特定の別個の結合検出器１４０２と比較して、流入ガス流からより遠くに位置するように順序付けることができる。そのように、異なる分子量の化合物間の分離をもたらすのに役立ち得るクロマトグラフィー効果は、対応する別個の結合検出器への化合物の最適な結合をもたらすために利用することができる。
【００３６】
いくつかの実施形態において、測定領域では、より低い極性を有する検体用の特定の別個の結合検出器１４０２が流入ガス流からより遠い距離に位置し、かつより高い極性を有する検体用の特定の別個の結合検出器１４０２が流入ガス流のより近くに位置するように順序付けることができる。代替的に、別個の結合検出器１４０２は、逆の方式で順序付けすることができる。このように、電界は、ガス試料が電界を通って流れ、対応する別個の結合検出器が位置する領域でガス試料からの検体を効率的に濃縮するように測定領域の付近に印加することができる。
【００３７】
特定の測定領域内の別個の結合検出器１４０２の数は、約１〜約１００，０００個とすることができる。いくつかの実施形態において、別個の結合検出器１４０２の数は、約１〜約１０，０００個とすることができる。いくつかの実施形態において、別個の結合検出器１４０２の数は、約１〜約１，０００個とすることができる。いくつかの実施形態において、別個の結合検出器の数は、約２〜約５００個とすることができる。いくつかの実施形態において、別個の結合検出器の数は、約１０〜約５００個とすることができる。いくつかの実施形態において、別個の結合検出器の数は、約５０〜約５００個とすることができる。いくつかの実施形態において、別個の結合検出器の数は、約１〜約２５０個とすることができる。
【００３８】
別個の結合検出器１４０２の各々は、１つまたは複数の電気回路の少なくとも一部分を含むことができる。例として、いくつかの実施形態において、別個の結合検出器の各々は、１つまたは複数の受動電気回路を含むことができる。電気回路の電気的特性は、ガス試料からの成分との、特異的結合および／または非特異的結合などの、結合の際に変化することができる。
【００３９】
特異的に結合することが可能な検体結合受容体および／または非特異的に結合することが可能な検体結合受容体により別個の結合検出器を官能化することができる。検体結合受容体の付着を容易にするために利用できる種々の化学的性質が存在することが認識されるであろう。一例として、グラフェン表面への付着の文脈では、共有結合法または非共有結合法を使用することができる。共有結合法は、付着させる分子のフリーラジカルもしくはジエノフィルまたは中間体とグラフェン層のＣ＝Ｃ結合との共有結合の形成を含むことができる。共有結合法はまた、付着させる分子の有機官能基または中間体と酸化グラフェンの酸素基（グラフェン誘導体）との共有結合の形成を含むことができる。ほんの一例として、ジアゾニウム塩を加熱し、グラフェンのｓｐ２炭素原子を攻撃する反応性の高いフリーラジカルを生成して、共有結合を形成することができる。ジアゾニウム塩自体は、グラフェンが官能化される所望の官能基を含むように改質することができ、または他の所望の官能基が後に付着され得る連結基を含むことができる。
【００４０】
グラフェンの官能化の種々の手法は、ゲオルガキラス（Ｇｅｏｒｇａｋｉｌａｓ）ら著、「グラフェンの官能化：共有結合的および非共有結合的アプローチ、誘導体および応用、化学評論（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｇｒａｐｈｅｎｅ：Ｃｏｖａｌｅｎｔ  ａｎｄ  Ｎｏｎ−Ｃｏｖａｌｅｎｔ  Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ，Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ）」、２０１２年１１月１４日；１１２（１１）：６１５６−２１４；米国特許出願公開第２０１１／００１７５８７号明細書；および米国特許出願公開第２０１４／０２７５５９７号明細書で説明されており、これらの全ての内容は、参照により本明細書に組み込まれる。官能化手法は、限定されるものではないが、ポリマー薄膜、金属酸化物粒子などを含むことができる。
【００４１】
検体結合受容体として使用できる種々の構造が存在することが認識されるであろう。結合のための例示的な構造は、限定されるものではないが、抗体、抗体断片、非免疫タンパク質、核酸、他の有機受容体、小分子受容体、無機受容体などを含むことができる。
【００４２】
特定の各別個の結合検出器は、結合検出器に結合した１つまたは複数の検体結合受容体を含むことができる。いくつかの実施形態において、特定の別個の結合検出器内の検体結合受容体は全て、検体結合受容体の検体結合特性に関して同じものとすることができる。他の実施形態において、特定の領域内の検体結合受容体の少なくともいくつかは、検体結合受容体の検体結合特性に関して互いに異なるものとすることができる。いくつかの実施形態において、各別個の結合検出器は、固有のものとすることができる。いくつかの実施形態において、固有の別個の結合検出器は、結合検出器が同じ化合物の異なる部分または異なる構成に結合する点において交差反応性のものとすることができる。いくつかの実施形態において、各別個の結合検出器は、単一の受動センサ回路を含むことができる。他の実施形態において、各別個の結合検出器は、多数の受動センサ回路を含むことができる。
【００４３】
ここで図１５を参照すると、本明細書における種々の態様による受動センサ回路１５０２および読取回路１５２２の一部分の概略図が示されている。いくつかの実施形態において、受動センサ回路１５０２は、インダクタ１５１０に結合されたグラフェンバラクタ（可変コンデンサ）または金属−酸化グラフェンコンデンサ１５０４（ＲＳは直列抵抗を表し、かつＣＧはバラクタコンデンサを表す）を含むことができる。グラフェンバラクタは、種々の方法でかつ種々の幾何学形状で準備することができる。ほんの一例として、いくつかの態様では、ゲート電極を絶縁体層に凹設することができる。ゲート電極は、絶縁体層に窪みをエッチングし、次いで、ゲート電極を形成するために窪み内に導電性材料を堆積させることにより形成することができる。誘電体層は、絶縁体層およびゲート電極の表面上に形成することができる。いくつかの例において、誘電体層は、酸化アルミニウム、二酸化ハフニウム、二酸化ジルコニウム、ケイ酸ハフニウムまたはケイ酸ジルコニウムなどの、材料で形成することができる。グラフェン層は、誘電体層上に配置することができる。いくつかの態様において、グラフェン層はグラフェン単層とすることができる。また、接触電極は、グラフェン層の表面上に配置することができる。例示的なグラフェンバラクタ１５０４の態様は、米国特許出願公開第２０１４／０１４５７３５号明細書に見出すことができ、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【００４４】
種々の実施形態において、グラフェンバラクタの一部であり、ひいては、受動センサ回路などのセンサ回路の一部である、官能化された（例えば、検体結合受容体を含むように官能化された）グラフェン層は、測定領域の表面上を流れるガス試料に曝される。受動センサ回路１５０２はまた、インダクタ１５１０を含むことができる。いくつかの実施形態では、バラクタが１つだけ各受動センサ回路１５０２に含まれる。他の実施形態では、多数のバラクタが、各受動センサ回路１５０２に例えば並列で含まれる。
【００４５】
受動センサ回路１５０２では、電気回路の量子キャパシタンスが、検体結合受容体とガス試料からの成分との結合の際に変化する。受動センサ回路１５０２は、ＬＲＣ共振器回路として機能することができ、ＬＲＣ共振器回路の共振周波数は、ガス試料からの成分との結合の際に変化する。
【００４６】
読取回路１５２２は、センサ回路１５０２の電気的特性を検出するために使用することができる。例として、読取回路１５２２は、ＬＲＣ共振器回路の共振周波数および／または共振周波数の変化を検出するために使用することができる。いくつかの実施形態において、読取回路１５２２は、抵抗１５２４とインダクタンス１５２６とを有する読取コイルを含むことができる。センサ側ＬＲＣ回路がその共振周波数にあるときに、読取回路のインピーダンスの位相対周波数のプロットは、最小値（または位相ディップ周波数）を有する。検知は、位相ディップ周波数の値および共振周波数を変化させる、検体の結合に応答してバラクタキャパシタンスが変化したときに起こり得る。
【００４７】
ここで図１６を参照すると、本明細書における種々の実施形態による、患者内のガスを採取するための機器１６００の概略図が示されている。機器１６００は、カテーテルシャフト１０６を含む、ガス採取用カテーテル１００を含むことができる。機器１６００はまた、装置１６０２（内視鏡または気管支鏡など）を含むことができる。装置１６０２は内腔を含むことができ、かつガス採取用カテーテル１００は、装置１６０２の内腔内に配置することができる。
【００４８】
ガス採取用カテーテルシャフトは、種々の断面構成を有することができる。ここで図１７を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルシャフト１０６の断面図が示されている。カテーテルシャフト１０６は、中実部分１７０２を含むことができ、かつ第１のガス流路１７０４（または通路もしくは内腔）を画定することができる。中実部分１７０２は、種々の材料で形成することができる。いくつかの実施形態において、中実部分１７０２は、ポリアミド、ＰＥＢＡＸ、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニルなどのポリマーである。いくつかの実施形態において、カテーテルシャフト１０６はまた、第２のガス流路１７０６（または通路もしくは内腔）を画定することができる。いくつかの実施形態において、カテーテルシャフト１０６は、内腔１７０８内のガイドワイヤの通過を含む種々の目的で使用できる追加の内腔１７０８を画定することができる。いくつかの実施形態において、カテーテルシャフト１０６は、内腔１７１０内の、ワイヤまたは配線などの、電気導体の通過のために使用できる内腔１７１０を画定することができる。
【００４９】
ガス採取用カテーテルシャフト１０６の直径は変化することができる。いくつかの実施形態において、直径は、約０．５ｍｍ〜約５ｍｍとすることができる。
ガス流路などの内腔は、種々の断面形状を有し得ることが認識されるであろう。例として、内腔は、円形、楕円形、多角形、不規則形などとすることができる。ここで図１８を参照すると、本明細書における種々の実施形態によるガス採取用カテーテルシャフト１０６の断面図が示されている。この実施形態において、カテーテルシャフト１０６は、第１のガス流路１７０４と、第２のガス流路１７０６と、内腔１７０８および１７１０とを画定する。この実施形態において、第１のガス流路１７０４および第２のガス流路１７０６は各々半円形であるとともに略平坦な内面を有する。
【００５０】
種々の実施形態において、ガス採取用カテーテルは、基端部に配置されたハウジング（または基端ハウジング）を含むことができる。ハウジングは、ガス採取用カテーテルの機能に関連する様々な構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態において、基端ハウジングは、カテーテルシャフトから取り外し可能とすることができる。いくつかの実施形態において、基端ハウジングは再使用可能とすることができ、かつカテーテルシャフトは使い捨てとすることができる。いくつかの実施形態では、ガス採取用カテーテル全体を使い捨てとすることができる。ここで図１９を参照すると、本明細書における種々の実施形態による、基端ハウジング１１０の種々の構成要素の概略図が示されている。基端ハウジング１１０は、いくつかの実施形態では、負の空気圧源（もしくは真空発生器）１８０２、プロセッサ１８０４、センサインターフェース回路１８０６、および電源回路１８０８のうちの１つまたは複数を含むことができる。しかしながら、いくつかの実施形態が、異なる構成要素、追加の構成要素、またはより少ない構成要素を含み得ることが認識されるであろう。
【００５１】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」が、文脈上別段の明確な指示のない限り、複数の指示対象を含むことに留意すべきである。したがって、例えば、「化合物」を含有する組成物への言及は、２つ以上の化合物の混合物を含む。また、「または」という用語が、文脈上別段の明確な指示のない限り、「および／または」を含む意味で概ね用いられることにも留意すべきである。
【００５２】
また、本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、「構成される」という語句が、特定の作業を実行するかまたは特定の構成を採用するように構築または構成されるシステム、機器または他の構造を説明することにも留意すべきである。「構成される」という語句は、「配設および構成される」、「構築および配設される」、「構築される」、「製造および配設される」などの他の同様の語句と交換可能に使用することができる。
【００５３】
本明細書における全ての刊行物および特許出願は、本発明が属する技術分野における通常の技術水準を示すものである。全ての刊行物および特許出願は、あたかも各個別の刊行物または特許出願が参照により具体的かつ個別に示されているのと同程度に参照により本明細書に組み込まれる。
【００５４】
態様について種々の具体的かつ好ましい実施形態および技術を参照して説明してきた。しかしながら、本明細書の趣旨および範囲内から逸脱することなく、多くの変形および修正が行われ得ることを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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